JP4594787B2 - ハンダ供試材の作製方法及び分析方法並びにハンダ槽管理システム - Google Patents
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Description
サンプリングカップを溶融状態のハンダ材料の中に入れて、該サンプリングカップの温度をハンダ浴の温度と実質的に同じになるまで上昇させ、
前記溶融状態のハンダ材料をサンプリングカップにて所定量だけ汲み出し、
前記ハンダ材料が溶融状態にある間に放熱プレート上へ落下させ、及び
前記ハンダ材料を放熱プレート上にて固化させる
ことを特徴とするハンダ供試材の作製方法を提供する。
この第1の発明は、1つの態様において、サンプリングカップに用いる材料が、ステンレス鋼、鋳鉄、インコネル、ハステロイ、チタン、チタン合金及びセラミックから選ばれるいずれかの材料であることを特徴とすることができる。
この第2の発明は、1つの態様において、分析の対象として少なくとも鉛成分の定量分析を含むことを特徴とすることができる。
ハンダ材料として、Sn−Ag−Cu系(含有比率はSnが96.5重量%、Agが3重量%およびCuが0.5重量%である。また、融点は約220℃である。)の3元系鉛フリーハンダ材料を使用して、これをハンダ槽内で溶融させた。
微量の鉛をハンダ槽の中に添加して、本発明の方法に従って供試材を作製し、この供試材について鉛成分の偏析が生じていないことを、以下のようにして確認した。測定中の蛍光X線分析装置の模式図を図5に示しているが、蛍光X線分析装置としてSIIナノテクノロジー社製のエネルギー分散型蛍光X線分析装置SEA2210Aを使用し、管電流1mA、励起電圧31kv、測定時間30分の条件で測定を行った。前記供試材の種々の部位から得られる鉛の特定X線強度の比較を行うことで、鉛の偏析状況の評価を行った。
まず、1つの供試材の平滑表面における中央部分の1箇所について、鉛の特定X線強度を5回繰返して測定した結果を表1に示す。計測値の平均値は8.550(cps)であり、これらの数値の標準偏差(σ)は0.113であった。測定値は、特定X線強度をカウント毎秒(count per second)で表したものである。この結果から、式:[変動係数=σ/平均値×100]に基づいて変動係数を求めると、1.320という変動係数の値が得られた。1つの供試材の同一箇所について行った測定結果であるので、この変動係数の値はこの測定条件における測定バラツキを示す値と考えられる。
次に、1つの供試材の同一面内における鉛の偏析状況について測定し、その結果を表2に示す。同一面内における鉛の偏析状況の測定は、測定1で用いた供試材の平滑表面について、中央部分の1箇所(第1ポイント)と、外周側部分のそれぞれ離れている4箇所(第2〜5ポイント)の合計5箇所の部位について、鉛の特定X線強度を測定し、その変動係数を求めた。
供試材の厚み方向についての鉛の偏析状況の測定は、まず、本発明の方法によって得られた供試材の平滑表面について、その中央部分をターゲットとして蛍光X線分析を行い、次に、その供試材の表面から約0.4gの重量だけハンダ材料を研磨により削り取って露出する表面(第1の深さ面)について、その中央部分をターゲットとして蛍光X線分析を行い、更にその後、同様に約0.4gを研磨した表面について蛍光X線分析を行うという作業を3回繰り返して行った(第2〜4の深さ面)。1回の研磨によって、供試材の厚みは約300μm減少した。従って、1つの供試材の厚み方向について5部位(約300μmずつ異なる5段階の深さの部位)の鉛の特定X線強度を測定し、そのバラツキに基づいて厚み方向の鉛の偏析を調べた。結果を表3に示す。
次に、本発明の方法を独立して10回実施し、各回について各1個の供試材を作製した。従って、合計10個の供試材(供試材番号をそれぞれ1〜10とした)を作製した。これら10個の供試材の平滑表面の中央部分をターゲットとして蛍光X線分析を行い、鉛の特性X線強度を測定した。次に、JISZ3910に規定する原子吸光分析法によって、供試材番号1〜5の5個の供試材について原子吸光分析を行い、鉛含有率の定量分析を行った。
本発明の方法を、フローハンダ付けプロセスによって電子機器を製造する実際の場で使用する場合には、以下のような利用形態を採用することができる。
Claims (7)
- ハンダ槽内で溶融状態にあるハンダ材料の組成を分析試験するための供試材を作製する方法であって、
サンプリングカップを溶融状態のハンダ材料の中に入れて、該サンプリングカップの温度をハンダ浴の温度と実質的に同じになるまで上昇させ、
前記溶融状態のハンダ材料の0.3〜0.4cm 3 をサンプリングカップにて汲み出し、
前記ハンダ材料が溶融状態にある間に、放熱プレート表面から3〜7cmの高さから前記サンプリングカップをひっくり返し、室温と等しい温度である放熱プレート上へ落下させ、及び
前記ハンダ材料を放熱プレート上にて固化させる
ことを特徴とするハンダ供試材の作製方法。 - 前記ハンダ槽は、フローハンダ付けプロセスに用いるハンダ槽であることを特徴とする請求項1記載のハンダ供試材の作製方法。
- 前記サンプリングカップに用いる材料は、ステンレス鋼、鋳鉄、インコネル、ハステロイ、チタン、チタン合金及びセラミックから選ばれるいずれかの材料であることを特徴とする請求項1又は2記載のハンダ供試材の作製方法。
- 対象とするハンダ材料は、鉛フリーハンダ材料であり、Sn−Ag系、Sn−Bi系、Sn−Zn系、Sn−Cu系、Sn−Au系、Sn−Sb系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Ag−Bi系、及びSn−Ag−Bi−Cu系から選ばれるいずれかの材料であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハンダ供試材の作製方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のハンダ供試材の作製方法によって作製されたハンダ供試材を蛍光X線分析法によって分析することを特徴とするハンダ供試材の分析方法。
- 前記分析方法は、少なくとも鉛成分の定量分析を含むことを特徴とする請求項5記載のハンダ供試材の分析方法。
- 請求項5又は6記載のハンダ供試材の分析方法を所定の間隔をおいて実施し、得られる分析結果に基づいてハンダ槽内のハンダ材料を少なくとも部分的に入れ替えることを特徴とするフローハンダ付け装置のハンダ槽を管理するシステム。
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